左转短车道对信控交叉口最大通过量影响研究

发布时间：2019-10-04 07:06

【摘要】：为了探究设置左转专用相位对称放行时,双流向互阻塞型左转短车道进口道最大通过量及车流互阻塞概率的变化规律,基于车流泊松到达特征,考虑相邻周期车辆排队影响,运用概率论及交通流理论建立左转短车道进口道最大通过量解析模型。通过实测数据及VISSIM仿真对模型结果进行非参数假设检验及误差分析,并对影响进口道最大通过量的关键因素(短车道容量、周期、绿信比、相序、交通流量)进行敏感性分析。结果表明:在5%置信水平下模型值与实测值无显著性差异,相对误差绝对值小于10%,模型拟合度较高;当进口道车流量小于500pcu·h~(-1)时,周期时长对进口道通过量无影响,否则进口道通过量随周期的增加先缓慢增加后逐渐减小,存在最佳周期,最佳周期随左转车比例或短车道容量的增加而增加,范围为[40s,80s];当进口道车流量大于700pcu·h~(-1)时,增加短车道容量可有效提升进口道最大通过量,与独立左转车道进口道相比,短车道容量越大,通过量折减越小;当周期小于60s或左转与相邻直行车流量小于350pcu·h~(-1)时,相序对进口道通过量影响较小,反之则影响较大;先放行饱和度较大的车流可提升进口道通过量;利用该方法以进口道通过量最大为目标获得的短车道容量,相比于AASHTO短车道容量经验值,在左转或直行车比例大于等于70%时能够达到更优的车流运行效益,满足实际运行需求。
【图文】：

泊松分布,进口道,车道,直行

值，为设置左转短车道的交叉口时空优化和动态控制研究奠定基矗２进口道最大通过量模型双流向互阻塞型短车道是指左转短车道的相邻车道为直行车道或直左车道，在左转专用相位对称放行时，左转直行车流可能会相互影响导致阻塞。本文针对最基础的双流向互阻塞型短车道（进口道由１条直行车道和１条左转短车道组成）情况，建立设置左转专用相位对称放行时，不同相序（先左转后直行／先直行后左转，下文简称先左后直／先直后左）不同流量下直行左转车流最大通过量及阻塞概率解析模型。模型几何场景和信号方案如图１所示。图１进口道车道布置及信号方案Ｆｉｇ．１ＬａｎｅＬａｙｏｕｔａｎｄＳｉｇｎａｌＳｃｈｅｍｅｉｎＡｐｐｒｏａｃｈ２．１基本假设与模型参数为研究左转短车道进口道最大通过量，假设：①车辆到达服从泊松分布；②车辆均为标准小汽车；③交通流饱和流量在一段时间内稳定不变；④交通系统在一段时间内保持稳定，交叉口各方向交通流饱和度小于１，考虑因车流随机到达而产生的排队残留现象。模型中涉及到的重要参数如表１所示。表１模型重要参数Ｔａｂ．１ＣｒｕｃｉａｌＰａｒａｍｅｔｅｒｓＩｎｖｏｌｖｅｄｉｎＭｏｄｅｌｓ序号参数含义１Ｎ／ｐｃｕ左转短车道容量（此处特指短车道展宽段的存储容量）２Ｌ／ｍ左转短车道长度３Ｓｔｌ／（ｐｃｕ·ｈ－１）直左车流饱和流率４βｌ直左车流中左转车流量比例５βｔ直左车流中直行车流量比例６ｖｌ／（ｋｍ·ｈ－１）左转车流通过交叉口的平均行程速度７ｖｔ／（ｋｍ·ｈ－１）直行车流通过交叉口的平均行程速度８Ｐｂｔ左转车流溢出短车道区域阻塞直行的

泊松分布,阶段划分,不同相,直行

图２不同相序下车流运行阻塞阶段划分Ｆｉｇ．２ＯｐｅｒａｔｉｏｎＢｌｏｃｋａｇｅＳｔａｇｅＤｉｖｉｓｉｏｎｏｆＴｒａｆｆｉｃＦｌｏｗｓｉｎＤｉｆｆｅｒｅｎｔＰｈａｓｅＳｅｑｕｅｎｃｅｓ计算每个阶段的最大通过量。绿灯末期进入短车道区域的车辆由于绿灯时间太短而不能通过停车线，因此左转车流开始排队的时刻应比绿灯结束时刻提前３．６Ｌ／ｖｌ，同理直行车流开始排队时刻应比绿灯结束时刻提前３．６Ｌ／ｖｔ。２．２．１先左后直相序（１）直行最大通过量如图２（ａ）所示，直行车流最大通过量可分为３个阶段计算。阶段１（未阻塞）：从上一周期直行车辆开始排队到本周期左转车辆开始排队。由于该阶段内左转车辆可以利用左转相位通过交叉口，因此认为该阶段左转车辆不会排队溢出短车道，到达交叉口的直行车辆可以在本周期直行绿灯相位通过交叉口。设直行和左转车辆单位时间平均到达率分别为λｔ和λｌ，阶段１持续时间ｔ１，，该阶段直行车辆的平均到达率为λｔ１，在阶段１内到达ｋ辆直行车的概率记为Ｐ（ｎｔ１＝ｋ），到达的平均直行车辆数为Ｎｔ１，如式（１）～（４）所示ｔ１＝Ｔ－ｇｔ－Ｉｌ＋Ｌ／ｖｔ－Ｌ／ｖｌ（１）λｔ１＝λｔｔ１（２）Ｐ（ｎｔ１＝ｋ）＝λｋｔ１ｅ－λｔ１ｋ！（３）Ｎｔ１＝∑Ｓｔｌβｔｔ１ｋ＝０ｋＰ（ｎｔ１＝ｋ）（４）式（２）、（３）根据泊松分布理论求得阶段１中直行车辆到达ｋ辆的概率。式（４）表示阶段１可通过的平均直行车辆
【作者单位】：同济大学交通运输工程学院;交通运输部科学研究院城市公共交通智能化交通运输行业重点实验室;上海理工大学管理学院;
【基金】：国家自然科学基金项目(51178345) 上海市科研计划项目(15DZ1100800) 中央级公益性科研院所基本科研业务费项目(20154801)
【分类号】：U491.114

【参考文献】